邻二氮菲分光光度法测定铁的条件试验及络合物组成的测定
一、实验目的:
1. 学习721型分光光度计的使用方法;
2. 学习测绘吸收曲线的方法;
3.学习如何选择吸光光度分析的实验条件。
二、实验原理:
显色反应受各种因素的影响,如:溶液的酸度,显色剂的用量,有色溶液的稳定性,温度,溶剂,干扰物质等。
条件试验的简单方法是:变动某实验条件,固定其余实验条件,测得一系列的光度值,绘制吸光度——某实验条件的曲线,根据曲线确定某实验条件的适宜值。
三、主要试剂和仪器:
1.铁标准溶液
2.邻二氮菲溶液(1.5g/L)
3.盐酸羟胺水溶液(100g/L)
4.NaAc溶液(1mol/L)
5.氢氧化钠溶液(1mol/L)
6.分光光度计,50mL比色管8支(或容量瓶8个)
四、实验内容:
⒈吸收曲线的绘制和测量波长的选择
用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3mol〃L-1铁标准溶液,注入50mL比色管中,加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液,摇匀,加入2.00 mL 0.15%邻二氮菲溶液,5.0 mL 1mol/L NaAc溶液,以水稀释至刻度。在光度计上用1 cm比色皿,采用试剂溶液为参比 溶液,在450~550 nm间,每隔10 nm测量一次吸光度(在最大吸收波长处,每 隔2nm),以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制吸收曲线,选择测量的适宜的波长。
⒉显色剂条件的选择(显色剂用量)
在7支50ml 比色管中,各加入2.00mL 1.0×10-3mol〃L-1铁标准溶液和1.00mL 10% 盐酸羟胺溶液,摇匀。分别加入0.30,0.50,0.80,1.00,1.50,2.00 及4.00mL 0.15% 邻二氮菲溶液,5.0 mL 1mol/LNaAc溶液,以水稀释至刻度,摇匀。在光度计上用1cm 比色皿,采用试剂溶液为参比溶液,测吸光度。以邻二氮菲体积为横坐标,吸光 度为纵坐标,绘制吸光度-试剂用量曲线,从而确定最佳显色剂用量。
3. 溶液pH值的影响
取8只50 mL比色管,每个加入2.0mL的10-3 mol/L铁标准溶液,和1.0 mL 100g/L 盐酸羟胺溶液,摇匀后放置2 min,加入2mL 1.5g/L 邻二氮菲溶液,然后再Y用5mL 吸量管分别加入0、0.02、0.05、1.00、1.50、2.00、3.00mL 1mol/L 的NaOH溶液摇匀,以水稀释至刻度,摇匀。以水为参比,用1 cm吸收池测量各溶液的吸光度。绘制A-pH曲线,确定适宜的pH范围。
4.显色时间的影响
取一个50mL的比色管,加入2.0mL 的10-3 mol/L 铁标准溶液,1.0 mL 100g/L 盐酸羟胺,摇匀。再加入2mL 1.5g/L 邻二氮菲,5ml 1mol/L NaAc,以蒸馏水稀释至刻度,摇匀。在选定的波长下,用1cm 比色皿,以蒸馏水作为参比溶液,测定吸光度。测量放置5min ,10min ,15min ,20min ,30min ,60min ,120min 相应的吸光度。以时间作为横坐标,吸光度为纵坐标。在坐标纸上绘制曲线,从曲线上观察显色反应完全所需的时间及其稳定性,并确定合适的测量时间。
5.邻二氮菲与铁的络合比测定(摩尔比法)
取8个50ml 比色管,各加入1.0mL 的10-3 mol/L 铁标准溶液,1mL 100g/L盐酸羟胺溶液,摇匀。再依次加入1.5g/L 邻二氮菲溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、4.0mL、4.5mL,各加入5mL 1mol/L NaAc 溶液,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。放置1min,在选用的波长下,用1cm 比色皿,以蒸馏水为参比溶液,测定吸光度。以邻二氮菲与铁的浓度比为横坐标,吸光度为纵坐标作图,根据曲线上前后两部分延长线的交点位置,确定三价铁离子与邻二氮菲的络合比。
五、数据记录及处理:
1.吸收曲线的绘制
2.显色剂用量
3.溶液酸度的影响
4.显色时间的影响
5.邻二氮菲与铁的络合比测定
六、实验注意事项
1.不能颠倒各种试剂的加入顺序。
2.最佳波长选择好后不要再改变。
3.同一组溶液必须在同一台仪器上测量。
4.分光光度计必须预热30分钟,稳定后才能进行测量。
5.每次测定前要注意调满刻度。
七、思考题
1.用邻二氮菲测定铁,盐酸羟胺起什么作用?如果测定混合铁中的亚铁含量,需要加入盐酸羟胺吗?
答:把三价铁离子还原成二价铁离子,因为后面加入的邻二氮菲只能和二价铁离子形成络合物。如果测定混合铁中的亚铁含量,则不需要加入盐酸羟胺。
2.使用分光光度计应注意什么?
答:若连续测定时间过长,光电管会疲劳,造成读数漂移,每次读数后应随手打开试样试盖。
3.参比溶液的作用是什么?
答:参比溶液的作用是扣除背景干扰。
4.根据条件试验,邻二氮菲分光光度法测量铁时,主要需要控制哪些反应条件?
答:主要需要控制:溶液的酸度,温度,显色时间,邻二氮菲的用量等。
邻菲罗啉测定铁
(1) 掌握研究显色反应的一般方法。
(2) 掌握邻二氮菲分光光度法测定铁的原理和方法。
(3) 熟悉绘制吸收曲线的方法,正确选择测定波长。
(4) 学会制作标准曲线的方法。
(5) 通过邻二氮菲分光光度法测定微量铁在未知式样中的含量,掌握721型,723型分光光度计的正确使用方法,并了解此仪器的主要构造。
二、 原理:
可见分光光度法测定无机离子,通常要经过两个过程,一是显色过程,二是测量过程。
为了使测定结果有较高灵敏度和准确度,必须选择合适的显色条件和测量条件,这些条件主要包括入射波长,显色剂用量,有色溶液稳定性,溶液酸度干扰的排除。
(1) 入射光波长:一般情况下,应选择被测物质的最大吸收波长的光为入射光。
(2) 显色剂用量:显色剂的合适用量可通过实验确定。
(3) 溶液酸度:选择适合的酸度,可以在不同PH缓冲溶液中加入等量的被测离子和显色剂,测其吸光度,作DA-PH曲线,由曲线上选择合适的PH范围。
(4) 有色配合物的稳定性:有色配合物的颜色应当稳定足够的时间。
(5) 干扰的排除:当被测试液中有其他干扰组分共存时,必须争取一定的措施排除干扰。
邻二氮菲与Fe2+ 在PH2.0-9.0溶液中形成稳定橙红色配合物。配合无的ε =1.1 ×104 L? mol ?cm-1 。
配合物配合比为3:1,PH在2-9(一般维持在PH5-6)之间。在还原剂存在下,颜色可保持几个月不变。Fe3+ 与邻二氮菲作用形成淡蓝色配合物稳定性教差,因此在实际应用中加入还原剂使Fe 3+还原为Fe2+ 与显色剂邻二菲作用,在加入显色剂之前,用的还原剂是盐酸羟胺。此方法选择性高Br3+ 、Ca2+ 、Hg 2+、Zn2+ 及Ag+ 等离子与邻二氮菲作用生成沉淀,干扰测定,相当于铁量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+ 、Zn2+ 、Sio32-,20倍的Cr3+、Mn2+、VPO3-45倍的Co2+、Ni2+、Cu2+等离子不干扰测定。
三、 仪器与试剂:
1、 仪器:721型723型分光光度计
500ml容量瓶1个,50 ml 容量瓶7个,10 ml 移液管1支
5ml移液管支,1 ml 移液管1支,滴定管1 支,玻璃棒1 支,烧杯2 个,吸尔球1个, 天平一台。
2、试剂:(1)铁标准溶液100ug?ml-1,准确称取0.43107g铁盐
NH4Fe(SO4)2?12H2O置于烧杯中,加入0.5ml盐酸羟胺溶液,定量转依入500ml容量瓶中,加蒸馏水稀释至刻度充分摇匀。
(2)铁标准溶液10ug?ml-1.用移液管移取上述铁标准溶液10ml,置于100ml容量瓶中, 并用蒸馏水稀释至刻度,充分摇匀。
(3)盐酸羟胺溶液100g?L-1(用时配制)
(4)邻二氮菲溶液 1.5g?L-1 先用少量乙醇溶液,再加蒸馏水稀释至所需浓度。
(5)醋酸钠溶液1.0mol?L-1μ
四、实验内容与操作步骤:
1.准备工作
(1) 清洗容量瓶,移液官及需用的玻璃器皿。
(2) 配制铁标溶液和其他辅助试剂。
(3) 开机并试至工作状态,操作步骤见附录。
(4) 检查仪器波长的正确性和吸收他的配套性。
2. 铁标溶液的配制
准确称取0.3417g铁盐NH4Fe(SO4)?12H2O置于烧杯中,加入10mlHCL加少量水。溶解入500ml容量瓶中加水稀释到容量瓶刻度。
3 .绘制吸收曲线选择测量波长
取两支50ml干净容量瓶,移取100? g m l-1铁标准溶液2.50ml容量瓶中,然后在两个容量瓶中各加入0.5ml盐酸羟胺溶液,摇匀,放置2min后各加入1.0ml邻二氮菲溶液,2.5ml醋酸钠溶液,用蒸馏水稀释至刻度线摇匀,用2cm吸收池,试剂空白为参比,在440——540nm间,每隔10nm测量一次吸光度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,确定最大吸收波长
(1)
∧nm 440 450 460 470 480 490
A 0.29 0.38 0.44 0.485 0.50 0.52
∧nm 500 510 520 530 540
A 0.54 0.57 0.502 0.369 0.257
4.工作曲线的绘制
取50ml的容量瓶7个,各加入100.00?ɡ ml-1铁标准
0.00,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20ml,然后分别加入0.5ml邻二氮菲溶液,2.5ml醋酸钠溶液,用蒸馏水稀释至刻度线摇匀,用2cm吸收池,以试剂空白为参比溶液,在选定波长下测定并记录各溶液光度,记当格式参考下表:
编 号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7#
V(铁溶液)ml 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
A -0.000 0.083 0.169 0.227 0.314 0.395 0.436
5.铁含量的测定
取1支洁净的50ml容量瓶,加人2.5ml含铁未知试液,按步骤(6 )显色,测量吸光度
并记录.
编 号 1# 2# 3#
V(未知液)ml 2.5 2.5 2.5
A 0.425 0.425 0.421
K=268.1 B= -2.205 R*R=0.9945
CONC. =K *ABS+B
C = 44.55mol ml-1
6.结束工作
测量完毕,关闭电源插头,取出吸收池, 清洗晾干后人盆保存.清理工作台,罩上一
仪器防尘罩,填写仪器使用记录.清洗容量瓶和其他所用的玻璃仪器并放回原处.
五、讨论:
(1) 在选择波长时,在440nm——450nm间每隔10nm 测量一次吸光度,最后得出的λmix=510nm,可能出在试剂未摇匀,提供的λmix=508nm,如果再缩减一点进程,试齐充分摇匀,静置时间充分,结果会更理想一些。
(2) 在测定溶液吸光度时,测出了两个9,实验结果不太理想,可能是在配制溶液过程中的原因:a、配制好的溶液静置的未达到15min;b、药剂方面的问题是否在期限内使用(未知)因从溶液显色的效果看,颜色有点淡,要求在试剂的使用期限内使用;c、移取试剂时操作的标准度是否符合要求,要求一个人移取试剂。(张丽辉)
在配制试样时不是一双手自始至终,因而所观察到的结果因人而异,导致最终结果偏差较大,另外还有实验时的温度,也是造成结果偏差的原因。(崔凤琼) 本次实验阶段由于多人操作,因而致使最终结果不精确。(普杰飞)
(1) 在操作中,我觉得应该一人操作这样才能减少误差。
(2) 在使用分光计时,使用同一标样,测同一溶液但就会得出不同的值。这可能有几个原因:a、温度,b、长时间使用机器,使得性能降低,所以商量得不同值。(李国跃)
在实验的进行当中,因为加试样的量都有精确的规定,但是在操作中由于是手动操作所以会有微小的误码率差量,但综合了所有误差量将成为一个大的误差,这将导致整个实验的结果会产生较大的误码率差。(赵宇)
在配制溶液时,加入拭目以待试剂顺序不能颠倒,特别加显色剂时,以防产生反应后影响操作结果。(刘金旖)
六、结论:
(1) 溶液显色,是由于溶液对不同波长的光的选择的结果,为了使测定的结果有较好的灵敏度和准确度,必须选择合适的测量条件,如:入射波长,溶液酸度,度剂使用期限 。
(2) 吸收波长与溶液浓度无关,不同浓度的溶液吸收都很强烈,吸收程度随浓度的增加而增加,成正比关系,从而可以根据该部分波长的光的吸收的程度来测定溶液的浓度。
(3) 此次试验结果虽不太理想,但让我深有感触,从中找到自己的不足,并且懂得不少试验操作方面的知识。从无知到有知,从不熟练到熟练使用使自己得到了很大的提高。
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